机械设计实例——旋转飞椅           ★★★ 【字体:
机械设计实例——旋转飞椅
作者:亚盛国际时时彩手机版    学科文章来源:亚盛国际时时彩注册    点击数:105    更新时间:2018-2-27    
[教学内容] 第4章 机械设计基础   4.2机械设计实例
[教学目标]
一、知识与技能:1、了解机械设计的一般过程。
                2、以有关传动机构的知识为依托,培养为设计方案配置传动机构的能力。
二、过程与方法:1、利用乐高器材,进行“旋转飞椅”机械传动机构的设计和搭建。
三、情感与价值观:1、通过学生分组实践活动,培养和提高学生的合作意识。
2、通过学生的实践活动,培养和提高学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力,培养学生的观察能力和实际应用的能力。
[教学重点和难点]
重点:运用有关传动机构的知识,设计和改进机械,掌握机械设计的一般方法。
难点:机械设计方案的优化。
[教具学具]电脑、投影仪、展示台、多媒体课件、乐高器材

流   程

内    容

教师活动

学生活动

教学意图

一、引入

引入

展示音乐盒的内部构造,解释工作原理。

观察机械构造,由哪些学过的传动机构?

引入新课,引导学生联系实际,观察生活中的机械应用。

二、新授

机械设计的一般过程

机械设计包括4个过程

听讲、观察、思考。

明确本课程目标

第一、收集有关信息

1、              视频“旋转飞椅”

2、明确需要解决的问题,即设计要求:

(一)旋转方向改变90度

(二)旋转的速度

(三)机械的运作必须平稳可靠安全

1、观察、思考。

2、思考、讨论

1、了解“旋转飞椅”的基本构造、运作方式。

2、明确“旋转飞椅”机械的设计思路和要求。

第二、拟定设计方案

步骤一:将旋转方向改变90度——冠齿轮传动

Z从
Z主
手柄可以竖直转动,控制旋转轴垂直方向的转动。

计算传动比i=

实践一:搭建旋转飞椅的基础结构,运用冠齿轮,使旋转方向改变90度。

计算传动比i

理解冠齿轮的作用,并在机械设计中应用,实现旋转方向的改变。

巩固传动比计算方法

步骤二:提高旋转飞椅的转速

——圆柱齿轮传动

1、如何使用不同的齿轮配合使旋转飞椅转得更快呢?

2、教师演示;

   结论:多级传动比计算

i总=i1 * i2* …* in

1、实践二:运用不同的齿轮配合,改进机械装置,使旋转飞椅转得更快呢。

2、观察

每组分别计算旋转飞椅的传动比。

1、              运用多级传动,使旋转飞椅的转速进一步提高。

2、通过观察,得出多级传动的传动比计算方法,判断转速。 

3、在机械的动力输出时,通常运用带传动作为第一级传动。

   应用多种传动结构。

1、实践三:学生自主选择并制作各种传动结构,体会各种传动的特点。

在实践中掌握多种传动的组合应用,各种传动的特点。

步骤三:旋转飞椅运作平稳、可靠、安全

讨论并改进机械设计方案

实践四、改进方案,添加安全装置

学生讨论各种可行方案,并改进机械装置。通过实践,探索各种方法。

第三、设计方案比较

分析学生的设计方案

点评

学生交流、展示,设计方案比较。

理解机械设计应按具体情况权衡轻重,统筹兼顾,使设计的机械有最优的综合效果

三、总结

总结

机械设计的努力目标

观察、思考

本节课的内容是科教版高一教材第四章《机械设计基础》4.2机械设计实例。这节课的教学目标是了解机械设计的一般过程;以有关传动机构的知识为依托,培养为设计方案配置传动机构的能力。
这节课采用的教学方法是项目教学法。利用配套器材,进行“旋转飞椅”机械传动机构的设计和组装,掌握和运用有关机械传动知识,通过对机械传动机构的改进,加强知识的巩固,培养实际应用的能力,掌握机械设计的一般过程。通过学生的分组实践活动,培养和提高学生的合作意识;学生在实践活动过程中,培养和提高动手能力、观察能力,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的实际应用、解决实际问题的能力。
第一, 引入部分的设计。
    引入部分运用的教学素材是学生非常熟悉的音乐盒。首先,引导学生注意观察,生活中司空见惯的事物也蕴含着很多人类的智慧和技术;其次,小小的音乐盒,综合了多种常见的传动机构,精确地控制着机械的运作,可见机械设计并非遥不可及,根据我们的使用要求,对机械的结构、运动方式等进行设计制作,就能使机械具备特定的功能。
第二, 课程内容“机械设计一般过程”的构思。
用旋转飞椅的机械设计,贯穿起“机械设计一般过程”的内容。
机械设计过程的第一步是“收集有关信息”。学生通过自身的感受以及观看视频,讨论并明确需要解决的问题,A、旋转方向改变90度;B、旋转的速度;C、机械的运作必须平稳可靠安全。
机械设计过程的第二步“拟定设计方案”是这节课的重点,也是机械设计过程中的重点。教师引导学生把设计过程分解为三个步骤,方向、速度和安全性。
用冠齿轮实现改变方向的目标,同时,学生合作完成旋转飞椅基础结构和飞椅的搭建。学生实践一完成后,就呈现了旋转飞椅的基本雏形,帮助学生确立思考问题的方向,建立完成设计项目的信心。
旋转飞椅速度的设计分为两部分,一是选择哪种传动方式,二是传动比的计算和应用。首先教师用带传动做示范,学生模仿搭建带传动的传动方式,并实践体会带传动的特点,分析在旋转飞椅中运用带传动的可行性;其次,学生在这个基础上改进机械设计,运用到链传动和圆柱齿轮传动,并讨论链传动的特点,确定用圆柱齿轮传动作为旋转飞椅的传动机构。在学生模仿、实践、改进、探索的过程中,综合运用了带传动、链传动和圆柱齿轮传动,掌握在实际应用中各种传动的特点和要求。
旋转飞椅的传动比计算贯穿整个设计过程,使学生学会机械设计结果的量化计算。在为学生提供的配套器材中,准备足够的的圆柱齿轮,让学生尝试各种齿轮的组合设计,以提高旋转飞椅的旋转速度,掌握多级传动比的计算方法。
旋转飞椅运作平稳、可靠、安全,是旋转飞椅机械设计的第三部分。学生讨论各种可行方案,并改进机械装置。通过实践,探索各种方法。
机械设计过程的第三步是“设计方案比较”。这部分的内容通过展示学生的实践成果进行详细分析,学生理解机械设计应按具体情况权衡轻重,统筹兼顾,使设计的机械有最优的综合技术经济效果。
机械设计过程的第四步是“绘制设计图样”,学生了解绘制设计图样是机械设计的过程的一个步骤,但目前还未具备图样绘制的能力,在本节中不做展开。
学生在这节课的学习过程包括4个环节:联系-建构-反思-延续。
教师选用的项目素材是学生熟悉的事物,他们接触到有吸引力的内容,会迫切想学习和尝试新的知识,在学生实践的过程中,贯穿传动机构的知识点,又融合新的内容,结合成一个整体。
进行旋转飞椅基础结构的搭建时,教师做有指导的研究,学生们跟着一步一步的介绍来搭建模型,然后用这些模型来解决问题;解决旋转速度的问题时,教师对学生解决问题的实践活动无限制,学生们按照自己的设计来搭建模型,以实现挑战设置的目标。
在每个实践活动前后设置反思这个环节,都有一些问题需要学生思考。通过反思他们的机械设计,使学生们更深刻的理解了他们之前碰到的概念。在他们反思的时候,他们会将之前想法和体验结合起来。这些问题要求学生找到现实世界的,与他们在活动中的体验之间的关系。
旋转飞椅的机械设计共设置了4个实践环节,每个环节都需要解决相应的问题,为学生的实践活动提供一种恰如其分的挑战,学生挑战成功并获得成功的喜悦,以及完成工作的成就感,就自然的激发了学生开始更多的更难的工作,能很好地激励学生探索、研究、不断地学习,学生会有种高度的享受感,这也是最佳的学习状态。人类具备与生俱来的好奇心。恰如其分的挑战就是要助长学生的学习欲望,培养学生们努力探索的自然禀赋,使学生处于面临最佳挑战时的情感满意状态,或畅流状态,激发他们的学习。
学生的学习方法是根据自己的设计想法,去组织模块,实现功能,并且,可直观地验证这种功能,抽象的理论的概念变得更直观。因此学生有一种强烈地愿望:创造一种设计,实现这种设计。他可能在这个过程中遇上很多问题,可以向老师请教,可以自己想办法,也可以与同学商量,这些过程会使他们进步。结合引导和鼓励的学习方法,让学生接受能力所能承受的最大的挑战,他们会主动的去探索、理解和继续学习,会使他们提高动脑、动手能力,也会学到一定的交流能力,会使学生具有自信心,有了学习的兴趣!
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